JP5207458B2 - 羽ばたき飛行機 - Google Patents
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Description
したがって、この出願に係る発明は、蝶のような形態で、大きな振幅で羽ばたき飛行し、対気速度0からの飛び立ちが可能な小型、軽量の羽ばたき飛行機を提供することを課題とする。
次いで、羽ばたき角−80°近傍からの翼の打ち上げ動作に移り、左右の翼12を広げる動作で両翼の下面間に負圧を生じさせ、ピッチ角αが比較的大きい間、すなわち翼12の下面が前向きに近い間、翼12の上下面の圧力差により機体が前進する。打ち上げ時羽ばたき角θ≒0°近傍でピッチ角αが最大となる。この間、フェザリング制御と同等のメカニズム、すなわち翼12の鉛直方向の投影面積を小さくして、打ち上げ時の揚力減少を最小限に抑えることができる。翼12の打ち上げ動作の進行に従い、ピッチ角αの負方向の回転モーメントを増大させて徐々にピッチ角を減少させ、上限羽ばたき角θ≒90°近傍で羽ばたきの第1ストロークが終了する。以上が飛び立ち動作の概略である。そして、羽ばたきの第2ストロークにおける打ち下ろし羽ばたき角θ≒0°近傍で最小ピッチ角の姿勢に戻る。ただし、最小ピッチ角は0°近傍には戻らず、これよりも大きいピッチ角(例えば20°近傍)が最小ピッチ角となる。
羽ばたきの第2ストローク以降は、自由飛翔に遷移する。上記の飛び立ち動作では、羽ばたき角+90°、ピッチ角0°、初速度0で羽ばたきが始まるが、第2ストローク以降は、打ち下ろし時、羽ばたき角0°のときピッチ角最小、打ち上げ時羽ばたき角0°のときピッチ角最大となる動作を繰り返す。
このように、本発明は、対気速度無しで自重以上の揚力を生み出す羽ばたき機構を提供できる。ピッチ角αの制御のための追加的な機構は不要であるから、軽量化でき、それにより、尾翼が不要で、初速度0から自重以上の揚力を生み出し、飛び立ちが可能な小型軽量の飛行機を実現できる。
B 翼反力中心
a 胴本体前部の運動ストローク
b 羽ばたき運動ストローク
f1 撓みを戻そうとする力
f2 撓みを戻そうとする力
θ 羽ばたき角
11 機体
12 翼
13 羽ばたき機構
14 翼根部材
15 第1骨杆
15a 切り込み
16 第2骨杆
17 翼膜
17a 後縁部
18 ピン
19 胴体
20 弾性体リンク
21 斜め支持杆
22 駆動部
23 水平ピン
24 ゴム紐
25 係止部材
26 クランク
27 連接杆
28 軸受け部材
29 支軸
30 ガイド棒
31 長孔
32 胴本体
Claims (4)
- 前後方向に延びる機体と、この機体の左右に揺動自在に取り付けられる一対の翼と、この翼の打ち上げ・打ち下ろしの羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機であって、
重心が前記翼の揚力中心より後方に配置され、それによって、打ち下ろし時に翼の上面方向にかかる翼反力により機体にピッチ角の正方向の回転モーメントを生じさせてピッチ角を増大させつつ上昇し、打ち上げ時に翼の下面方向にかかる翼反力により機体にピッチ角の負方向の回転モーメントを生じさせてピッチ角を小さくしつつ前進するように、羽ばたき周期とピッチ角の振動周期との同期をとるよう設定され、
前記羽ばたき機構は、前記機体の下方に位置して機体に対して上下方向に相対揺動自在に設けられる胴体と、この胴体を前記機体に対してピッチ角の正方向と負方向へ相対回転させる駆動部と、前記胴体と前記翼とを結合し前記機体と胴体との相対回転を翼の羽ばたき運動に変換する羽ばたきリンク機構と、を具備し、
前記胴体は、前後方向の中間部において前記機体に枢支され、枢支部を中心に機体に対してピッチ角の正方向と負方向へ相対回転するように設けられ、
前記羽ばたきリンク機構は、前記機体に対する前記胴体前部の相対回転運動を胴体後部の相対回転運動と逆位相となる翼の羽ばたき運動に変換するように、胴体の前部と前記翼との間に設けられ、
それによって、前記翼の羽ばたきと胴体後部の相対回転運動とが同周期逆位相となるように設定されることを特徴とする羽ばたき飛行機。 - 前記胴体は、前記機体に沿って前後方向に延びる胴本体と、この胴本体から上方へ延出して上端部において前記機体の中間部に枢支される支持杆とを具備し、
前記胴本体は、前端部において前記羽ばたきリンク機構を介して前記翼に連結され、
前記駆動部は、前記胴本体の前方下部に固定され駆動源となるゴム紐の一端が係止される係止部材と、中間部が胴本体の後方下部に軸支され一端側にゴム紐の他端が係止されるクランクと、一端側がクランクの他端側に枢支され他端側が前記機体の後部に枢支されクランクの回転を胴本体に対する機体後部の相対回転運動に変換して伝える連接杆とを具備することを特徴とする請求項1に記載の羽ばたき飛行機。 - 前記翼は、前記機体に枢支される翼根部材と、この翼根部材から翼端部まで翼前縁に沿って延びる第1の骨杆と、翼根部材から第1の骨杆に対して所定の角度離れて翼端部まで翼下縁に沿って延びる第2の骨杆と、第1及び第2の骨杆の間に張られる柔軟な翼膜とを具備し、
前記翼膜は、前記第1及び第2の骨杆の先端部間に延びる後縁が羽ばたき時にまくれる柔軟性を有することを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の羽ばたき飛行機。 - 前記第1の骨杆は、上面方向の剛性が相対的に低く、下面方向の剛性が相対的に高く構成され、
それにより、前記翼の打ち下ろし時にはほぼフラットの翼面形状であるが、打ち上げ時には大きな上に凸の撓みを作り出すことができるように構成されることを特徴とする請求項3に記載の羽ばたき飛行機。
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